Наземный микроволновый комплекс дистанционного зондирования атмосферы и земных покровов

В ИПФ РАН создан наземный микроволновый радиометрический комплекс, который состоит из трёх спектрорадиометров предназначенных для дистанционного пассивного мониторинга температуры атмосферы, микроволнового озонометра, а также прибора для зондирования земных покровов.
Термическое зондирование атмосферы обеспечивается набором из трёх спектрорадиометров, работающих в низкочастотном склоне полосы молекулярного кислорода (диапазон частот 50÷60 ГГц), который реализует измерение температурного профиля в диапазоне высот от нескольких десятков метров до 55 км. Точность восстановления температуры зависит от высоты; За время накопления 1 мин. для приземного слоя тропосферы она составляет 0,5 – 1 К в, и возрастает до 5 К в тропопаузе, для средней стратосфере она равна 3 – 6 К при времени накопления 30 – 40 мин.
Микроволновый озонометр регистрирует спектр излучения атмосферы в окрестности линии O3 с центральной частотой 110.834 ГГц, на основании которого осуществляется восстановления концентрации от озона в интервале высот от 15 км до 75 км. Ошибка восстановления вертикального распределения концентрации озона во всем интервале высот не больше 50%, а в интервале 25 – 50 км она не превышает 5%.
Прибор, предназначенный для дистанционного мониторинга состояния земных покровов с поверхности Земли или с аэроносителя с высоты нескольких сот метров, включает в себя два трехчастотных радиометра, работающих в окрестности линии O2 c резонансной частотой 118,75 ГГц и на низкочастотном склоне 5-ти мм кислородной полосы, соответственно; а также широкополосный радиометр 8-ми мм диапазона. С помощью этого прибора могут контролироваться такие характеристики покрова, как коэффициент излучения и физическая температура различных по глубине слоёв. В частности, на основании этих измерений определяются границы снежного покрова, фиксируется начало таяния, а также восстанавливаются профиль температуры верхнего слоя сухого снежного покрова, его глубина, водный эквивалент (до глубины 0.5 –1,5 м). Прибор также может использоваться для обнаружения тепловых неоднородностей при мониторинге лесных и торфяных пожаров и геотермальных областей в зонах вулканической активности.
В рамках гранта РНФ предполагается модернизация данного комплекса с целью достижения точности восстановления температуры во всей толще тропосферы не хуже 1 К. Для достижения этой цели планируется повышение чувствительности спектрорадиометров и улучшение параметров антенной системы. Для увеличения точности восстановления высотного профиля планируется также проведение высокоточных лабораторных измерений коэффициента поглощения молекулярного кислорода, и разработка метода решения обратной задачи на основе эмпирических ортогональных функций (ЭОФ).
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ (проект 18-72-10113).